(57)【要約】【課題】  アライメントマークの計測の高速度化を図りつつ、マーク位置を高精度に計測できるようにする。【解決手段】  ウエハＷを載置して移動するウエハステージＷＳと、ウエハステージＷＳ上に載置されたウエハＷに形成されたアライメントマークＡＭ１〜９を検出するアライメントセンサＡＳ１〜３と、アライメントマークＡＭ１〜９をアライメントセンサＡＳ１〜３で検出する際のウエハステージＷＳの移動方向であるＹ方向に沿って、ウエハステージＷＳ上に配列的に設けられた複数のステージマークＳＭ１Ｒ〜ＳＭ９Ｒ，ＳＭ１Ｌ〜ＳＭ９Ｌと、アライメントセンサＡＳ１〜３がウエハマークＡＭ１〜９を検出しているときに、ステージマークＳＭ１Ｒ〜ＳＭ９Ｒ，ＳＭ１Ｌ〜ＳＭ９Ｌを検出するステージマークセンサＳＳ１〜２と、これらセンサＡＳ１〜３，ＳＳ１〜２の検出結果に基づいて、アライメントマークＡＭ１〜９の位置を求める制御装置ＦＩＡＵとを備えて構成される。【選択図】  図７
2007324159.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
物体を載置して移動する可動ステージと、
前記可動ステージ上に載置された物体に形成された物体マークを検出する第１検出装置と、
前記物体マークを前記第１検出装置で検出する際の該可動ステージの移動方向である第１方向に沿って、前記可動ステージ上に配列的に設けられた複数のステージマークと、
前記第１検出装置が前記物体マークを検出しているときに、前記ステージマークを検出する第２検出装置と、
前記第１検出装置の検出結果及び前記第２検出装置の検出結果に基づいて、前記物体マークの位置を求める制御装置と、
を備えることを特徴とするマーク位置計測装置。
【請求項２】
前記第１検出装置は、前記物体マークを撮像する第１撮像装置を含み、
前記第２検出装置は、前記ステージマークを撮像する第２撮像装置を含み、
前記第１撮像装置及び前記第２撮像装置により撮像されるマークに対して、該マークを検出するための計測光を同時に射出する照明装置を更に備えることを特徴とする請求項１に記載のマーク位置計測装置。
【請求項３】
前記可動ステージが前記第１方向へ移動している最中に、前記第１検出装置及び前記第２検出装置はそれぞれの検出動作を行うものであり、
前記照明装置は、前記計測光としての閃光を、前記物体マーク及び前記ステージマークに対して同時に照射することを特徴とする請求項２に記載のマーク位置計測装置。
【請求項４】
物体マークを複数備えた物体を載置して第１方向に移動可能であり、且つ該第１方向に沿って複数のステージマークが配列的に設けられている可動ステージと、
前記可動ステージが前記第１方向に移動している最中に、前記物体マーク及び前記ステージマークに対して計測用の閃光を同時に発光する照明装置と、
前記閃光の発光と同期して前記物体マークを検出する第１検出装置と、
前記閃光の発光と同期して前記ステージマークを検出する第２検出装置と、
前記第１検出装置の検出結果及び前記第２検出装置の検出結果に基づいて、前記物体マークの位置を求める制御装置と、
を備えることを特徴とするマーク位置計測装置。
【請求項５】
前記第１検出装置は、前記第１方向に実質的に直交する第２方向に互いの位置が異なるように、複数設けられていることを特徴とする請求項１〜４の何れか一項に記載のマーク位置計測装置。
【請求項６】
前記ステージマークは、前記ステージの前記第１方向の位置を検出するための１次元マークであることを特徴とする請求項１〜５の何れか一項に記載のマーク位置計測装置。
【請求項７】
前記ステージマークは、前記ステージの前記第１方向の位置及び該第１方向に実質的に直交する第２方向の位置を検出するための２次元マークであることを特徴とする請求項１〜５の何れか一項に記載のマーク位置計測装置。
【請求項８】
前記ステージマークは、前記可動ステージ上で前記第１方向に実質的に直交する第２方向に離れて複数列設けられ、
前記第２検出装置は、前記ステージマークの列に対応して複数設けられたことを特徴とする請求項１〜７の何れか一項に記載のマーク位置計測装置。
【請求項９】
前記ステージマークの列は、前記可動ステージの前記物体の載置部を挟んで両側に少なくとも１列ずつ設けられたことを特徴とする請求項８に記載のマーク位置計測装置。
【請求項１０】
前記第１検出装置は、前記物体マークを第１光学系を介して撮像する第１撮像装置を含み、
前記第２検出装置は、前記ステージマークを第２光学系を介して撮像する第２撮像装置を含み、
前記第２光学系は、前記第１光学系よりも、所定の光学特性条件が緩和されていることを特徴とする請求項１〜９の何れか一項に記載のマーク位置計測装置。
【請求項１１】
前記ステージマークの前記第１方向における配列ピッチを、前記可動ステージの移動位置に拘わらず、前記第２撮像装置の所定の撮像視野内に少なくとも１つが完全に含まれるように設定したことを特徴とする請求項２，３又は１０に記載のマーク位置計測装置。
【請求項１２】
マスクのパターンを介して基板を露光する露光装置であって、
請求項１〜１１の何れか一項に記載のマーク位置計測装置を備えることを特徴とする露光装置。
【請求項１３】
物体マークを備えた物体を載置して可動ステージが移動している最中に、該物体マークを検出する第１工程と、
前記可動ステージ上に形成されたステージマークを、前記物体マークの検出と同時に検出する第２工程と、
前記第１工程の検出結果及び前記第２工程の検出結果に基づいて、前記物体マークの位置を求める第３工程と、
を備えることを特徴とするマーク位置計測方法。
【請求項１４】
ステージ上に載置された物体上に形成されている物体マークを検出する第１工程と、
前記ステージ上に形成されたステージマークを、前記物体マークの検出と同時に検出する第２工程と、
前記第１工程の検出結果及び前記第２工程の検出結果に基づいて、前記物体マークの位置を求める第３工程と、
を備えることを特徴とするマーク位置計測方法。
【請求項１５】
請求項１３又は１４に記載のマーク位置計測方法を用いて物体上のマークを計測する計測工程と、
前記計測工程の計測結果に基づいて、前記物体を位置決めする位置決め工程と、
前記位置決め工程の後に、マスクのパターンを介して前記物体を露光する露光工程と、
を備えることを特徴とするマイクロデバイスの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、物体上に形成されたマークの位置を計測するマーク位置計測装置及び方法、マスクのパターンを介して物体を露光する露光装置、並びにこれを用いたマイクロデバイスの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体素子や液晶表示素子等のデバイスを製造する露光装置は、パターンが形成されたマスク（レチクルを含む）と、ウエハやガラスプレート等の基板（物体）上に既に形成されているパターンとを高精度に位置合わせした状態で、マスクのパターンを基板上に転写する必要があるため、位置合わせ用のマーク（アライメントマーク）の位置を検出するアライメントセンサを備えている。このアライメントセンサとしては、ハロゲンランプ等の波長帯域幅の広い光源を用いてマークを照明しマークの像をＣＣＤ(Charge Coupled Device)等の撮像装置で撮像して得られる画像情報を画像処理して位置計測を行うＦＩＡ(Field Image Alignment)方式のものなどが用いられている。アライメントマークは基板上に配列的に形成される複数のショット領域に付随して形成されており、例えば９点のマークを順次計測して、その計測結果を統計演算することにより、ショット領域の配列を求め、これに基づき基板を適宜位置決めしつつ、露光処理が行われる。
【０００３】
露光処理においては、スループット（単位時間あたりの処理数）の向上が望まれており、アライメントマークの計測時間の短縮が求められている。このため、アライメントセンサを複数（ここでは、例えば３つとする）設置して、基板を載置して移動するステージをステッピングさせながら、同時に複数（例えば、３点）のアライメントマークを計測することにより、結果として少ない計測時間（例えば、３点分の計測時間）で当該９点のアライメントマークを計測できるようにしたものが知られている（例えば、下記特許文献１参照）。各アライメントマークの所定の座標系内の位置は、ステージの位置を計測するレーザ干渉計の出力とアライメントマークの当該計測結果から求められることになる。
【０００４】
加えて、スループットの更なる向上のために、ステージの移動速度を速くし、マーク計測のための停止時間を短くし、あるいは停止させずに計測を行うことが研究されている。しかしながら、ステージの停止時間を短くし、あるいは停止させずにマーク計測を行うとした場合、ステージ移動に伴うレーザ干渉計によるステージ位置の計測値は、ステージの移動中あるいは停止直後は、レーザ干渉計の計測光の光路上の空気揺らぎ（空気の時間的な屈折率変化）の影響によりその計測値に誤差が生じることがあり、結果として前記所定の座標系におけるアライメントマークの位置に、この誤差が含まれてしまい、精度の高いショット配列の算出ができない場合がある。
【０００５】
本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、アライメントマークの計測の高速度化を図りつつ、マーク位置を高精度に計測できるようにすることを目的とする。
【特許文献１】特開平１０−２２３５２８号公報
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明によると、物体を載置して移動する可動ステージと、前記可動ステージ上に載置された物体に形成された物体マークを検出する第１検出装置と、前記物体マークを前記第１検出装置で検出する際の該可動ステージの移動方向である第１方向に沿って、前記可動ステージ上に配列的に設けられた複数のステージマークと、前記第１検出装置が前記物体マークを検出しているときに、前記ステージマークを検出する第２検出装置と、前記第１検出装置の検出結果及び前記第２検出装置の検出結果に基づいて、前記物体マークの位置を求める制御装置と、を備えるマーク位置計測装置が提供される。
【０００７】
本発明では、物体マークを検出する第１検出装置とは別に、該第１検出装置が物体マークを検出しているときに、ステージ上に設けられたステージマークを検出する第２検出装置を備えているから、該第２検出装置による検出結果に基づいて、該第１検出装置による該物体マークの検出時の該ステージの位置を正確に求めることができる。従って、従来のレーザ干渉計のようなステージの位置計測装置による計測結果を直接的にマーク位置の算出に利用する必要がないので（干渉計の値はステージの位置制御（検出装置がマークを撮像するタイミング制御）にのみ利用するだけなので）、ステージの短時間の停止動作中に、あるいはステージを停止させずに移動させた状態で、物体マークの計測を行った場合であっても、レーザ干渉計の計測光の光路上の空気揺らぎなどの問題が生じることはなく、物体マークの位置を高速且つ高精度に計測することができる。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によると、アライメントマークの計測の高速度化を図りつつ、マーク位置の高精度計測が可能になるという効果がある。従って、例えば露光装置に適用した場合には、物体の位置決め精度の向上を通じて、露光精度の向上を図ることができ、ひいては高品質、高性能、高信頼なデバイス等を製造できるようになるという効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、図面を参照して本発明の実施形態を詳細に説明する。図１は、本発明の実施形態に係る露光装置の全体構成を示す図である。本実施形態においては、オフ・アクシス方式のアライメントセンサを備えたステップ・アンド・スキャン方式の露光装置を例に挙げて説明する。なお、以下の説明においては、図１中に示されたＸＹＺ直交座標系を設定し、このＸＹＺ直交座標系を参照しつつ各部材の位置関係について説明する。同図中、Ｙ方向が露光時のスキャン方向である。
【００１０】
図１において、照明光学系ＩＬから射出された露光光ＥＬは、ほぼ均一な照度でレチクルＲを照明する。レチクルＲはレチクルステージＲＳ上に保持され、レチクルステージＲＳはレチクルベースＲＢ上の２次元平面内で移動及び微小回転ができるように支持されている。装置全体の動作を制御する主制御系ＣＮＴが、レチクルベースＲＢ上のレチクル駆動系ＲＤＲを介してレチクルステージＲＳの動作を制御する。なお、照明光学系ＩＬが射出する露光光ＥＬとしては、ｇ線（波長４３６ｎｍ）、ｉ線（波長３６５ｎｍ）、ＫｒＦエキシマレーザ光（波長２４８ｎｍ）、ＡｒＦエキシマレーザ光（波長１９３ｎｍ）、Ｆ２レーザ光（波長１５７ｎｍ）、Ｘ線や電子線などの荷電粒子線等が用いられる。露光光ＥＬのもとで、レチクルＲのパターン像が投影光学系ＰＬを介して、ウエハＷ上の複数のショット領域に投影される。
【００１１】
ここで、露光処理の対象となるウエハＷについて、図２を参照して概説する。ウエハＷ上には複数のショット領域ＥＳ１〜ＥＳＭが規則的に配列形成されている。各ショット領域ＥＳｉにはそれまでの工程を経て同一の製造プロセス（露光処理や現像処理等を含む加工処理）が施されることによりそれぞれチップパターンが形成されている。また、各ショット領域ＥＳｉはＸ方向及びＹ方向に伸びる所定幅のストリートライン（スクライブライン）で区切られており、各ショット領域ＥＳｉに接するストリートライン上にアライメントマークＭｘｉ，Ｍｙｉが形成されている。これらのアライメントマークＭｘｉ，Ｍｙｉは、例えば、同図に示すように、それぞれＸ方向及びＹ方向に所定ピッチで３本の直線パターンを並べたものであり、ウエハＷの下地に凹部又は凸部のパターンとして形成されている。また、ウエハＷ上に設定される複数のショット領域ＥＳ１〜ＥＳＭの内、予め所定数のショット領域がサンプルショット（サンプル領域）として選択されている。図２では、斜線を付した９個のショット領域がサンプルショットＳＡ１〜ＳＡ９として選択されている。ここでは、アライメントマークの計測は、これらのサンプルショットＳＡ１〜ＳＡ９に付随したマークＭｘｉ，Ｍｙｉについて行われるものとする。なお、ウエハＷに形成されるマークの形状は、図２に示すような１次元マークに限られず、図３〜図５に示すようなＸ方向に延びる複数本の直線パターンとＹ方向に延びる複数本の直線パターンを適宜に組み合わせてなる二次元計測用のマークでもよいし、Ｘ方向に延びる単一の直線パターンとＹ方向に延びる単一の直線パターンを適宜に組み合わせてなる二次元計測用のマーク（例えば、十字マーク）でもよいし、その他の構成のマークであってもよい。
【００１２】
図１に戻り、ウエハＷはウエハホルダＷＨを介してウエハステージＷＳ上に載置されている。ウエハステージＷＳは、投影光学系ＰＬの光軸ＡＸに垂直な面内でウエハＷを２次元的に位置決めするＸＹステージ、投影光学系ＰＬの光軸ＡＸに平行な方向（Ｚ方向）にウエハＷを位置決めするＺステージ、及びウエハＷを微小回転させるステージ等より構成されている。ウエハステージＷＳの位置及び回転角は、ウエハステージＷＳに固定された移動鏡Ｍに計測用のレーザ光を照射して相対位置変化を計測するレーザ干渉計ＩＭＳにより計測される。なお、干渉計ＩＭＳには、Ｘ方向の位置を計測するＸ干渉計ＩＭＳ−Ｘと、Ｙ方向の位置を計測するＹ干渉計ＩＭＳ−Ｙとが含まれる（図７参照）。Ｘ干渉計ＩＭＳ−Ｘには、露光位置に対向配置されたＸ干渉計ＩＭＳ−Ｘ１と、アライメント計測位置に対向配置されているＸ干渉計ＩＭＳ−Ｘ２が含まれる。レーザ干渉計ＩＭＳにより計測されたＸ座標、Ｙ座標、及び回転角の情報は主制御系ＣＮＴに供給され、主制御系ＣＮＴは、供給された座標をモニターしつつウエハ駆動系ＷＤＲを介して、ウエハステージＷＳの位置決め動作を制御する。なお、図１には示していないが、レチクル側にもウエハ側と同様のレーザ干渉計システムが設けられている。
【００１３】
投影光学系ＰＬの側方には、オフ・アクシス(off-axis)型でＦＩＡ(Field Image Alignment)方式の複数（ここでは、３つ）のアライメントセンサＡＳ１，ＡＳ２，ＡＳ３が配置されている。また、後述するステージマークを計測するための一対のステージマークセンサＳＳ１，ＳＳ２が、アライメントセンサＡＳ１，ＡＳ２，ＡＳ３を挟んで両側に配置されている。これら各センサＡＳ１，ＡＳ２，ＡＳ３，ＳＳ１，ＳＳ２は、投影光学系ＰＬの側方で投影光学系ＰＬの投影面内を遮光しない位置に配置されている。なお、図１では、各センサＡＳ１，ＡＳ２，ＡＳ３，ＳＳ１，ＳＳ２は、図示の都合上、Ｙ方向及びＺ方向に少しずつずらして表示されているが、図７に示すように、これらはＸ方向に沿って配置されている。
【００１４】
図７に示すように、ウエハステージＷＳ上のウエハＷが載置されるウエハホルダＷＨ（図７では不図示）を挟んで両側には、それぞれステージマーク板ＳＭＢＲ，ＳＭＢＬが取り付けられている。各ステージマーク板ＳＭＢＲ、ＳＭＢＬには、複数のステージマークＳＭ１Ｒ〜ＳＭ９Ｒ，ＳＭ１Ｌ〜ＳＭ９Ｌが配列的に形成されている。ステージマーク板ＳＭＢＲの各ステージマークＳＭ１Ｒ〜ＳＭ９Ｒ、ステージマーク板ＳＭＢＬの各ステージマークＳＭ１Ｌ〜ＳＭ９Ｌは、それぞれアライメントマークＡＭ（ＡＭ１〜ＡＭ９）の計測時のウエハステージＷＳの移動方向（ここでは、Ｙ方向）に沿って配列されている。これらのステージマーク板ＳＭＢＲ，ＳＭＢＬは、例えばガラス基板にクロム等の遮光パターンで各ステージマークＳＭ１Ｒ〜ＳＭ９Ｒ，ＳＭ１Ｌ〜ＳＭ９Ｌを形成して構成されている。
【００１５】
ステージマーク板ＳＭＢＲ，ＳＭＢＬの各ステージマークＳＭ１Ｒ〜ＳＭ９Ｒ，ＳＭ１Ｌ〜ＳＭ９Ｌが形成された面は、図１では、図示の都合上、Ｚ方向に位置が異なるように表示されているが、ウエハホルダＷＨ上にウエハＷが搭載された状態で、該ウエハＷの上面と一致する高さに設定されている（但し、その高さは異なっていてもよい）。なお、各ステージマークＳＭ１Ｒ〜ＳＭ９Ｒ，ＳＭ１Ｌ〜ＳＭ９Ｌは、このようなステージマーク板ＳＭＢＲ，ＳＭＢＬ上ではなく、ウエハステージＷＳの上面に直接形成されていてもよいし、ステージマーク板ＳＭＢＲ，ＳＭＢＬを更に分割して（例えば、ステージマーク１個又は数個ごとに分割して）、ウエハステージＷＳ上に取り付けるようにしてもよい。
【００１６】
また、ここでは、ステージマークＳＭ１Ｒ〜ＳＭ９Ｒ，ＳＭ１Ｌ〜ＳＭ９Ｌ（以下、これらを単にステージマークＳＭということがある）の構成は、図７に示すように、Ｘ方向に延びる単一の直線パターンとＹ方向に延びる単一直線パターンを十字状に組み合わせてなる二次元計測用のマークとしているが、アライメントマークＡＭと同様に、Ｘ方向に延びる複数の直線パターンとＹ方向に延びる複数の直線パターンを適宜に組み合わせてなる図３又は図４に示すような二次元マークや図５に示すような格子状に組み合わせた格子マークであってもよいし、その他の構成の二次元マークであってもよい。但し、アライメントマークＡＭはプロセス処理を経るにつれてその形状等が劣化するため、複数本のパターンを構成要素とするマークの方が計測精度の向上の観点から好ましいが、ステージマークＳＭはマーク計測上明瞭であるとともに、劣化することが少ないため、即ちマークの計測波形がノイズ等の少ない理想形状に近い形状となる可能性が高いため、例示のような十字マークで十分な計測精度を実現できる可能性が高く、複雑な構成のマークを採用しなくても十分であると考えられる。また、一方向（Ｙ方向）の計測のみで十分である場合には、一次元マーク、例えば、図１３に示すような、Ｘ方向に延びるパターンをＹ方向に複数配列したライン・アンド・スペースマーク等であってもよい。
【００１７】
ステージマークＳＭのＹ方向における配列ピッチは、ステージマークセンサＳＳ１，ＳＳ２の撮像視野との関係で、ウエハステージＷＳの移動位置（ここでは、主としてＹ方向の移動位置）にかかわらず、少なくとも１つが完全に撮像視野内に入るように設定される。ウエハステージＷＳの移動位置にかかわらず、必ずステージマークＳＭを検出できるようにするためである。例えば、ステージマークセンサＳＳ１，ＳＳ２の撮像視野が□２００μｍ程度である場合には、マークの大きさに応じて２００μｍよりも僅かに小さいピッチで設定される。但し、ステージマークＳＭはＹ方向に必ずしも、一定間隔で形成する必要はなく、例えば、ウエハＷ上の計測すべきアライメントマークＡＭの位置（主としてＹ方向の位置）がある程度の範囲で固定的に設定されている場合には、ステージマークＳＭは当該範囲に対応する範囲内にのみ設けるようにしてもよい。
【００１８】
図６は、各センサＡＳ１，ＡＳ２，ＡＳ３，ＳＳ１，ＳＳ２の概略構成を示す正面図である。以下、アライメントセンサＡＳ１，ＡＳ２，ＡＳ３を区別しない場合にはアライメントセンサＡＳといい、ステージマークセンサＳＳ１，ＳＳ２を区別しない場合にはステージマークセンサＳＳということがある。同図において、２９は、各センサＡＳ，ＳＳに閃光としての計測光（照明光）ＭＬを供給するフラッシュランプを光源とする照明装置である。照明装置２９の光源のフラッシュランプの波長域は、ウエハＷに塗布されている感光材料の感光波長域を避け、例えば２００ｎｍ程度以下の波長帯域幅になるように、照明装置２９の光路内部に設けられた波長選択フィルタ（不図示）等によって選択されるようになっている。フラッシュランプの発光時間は数μｓｅｃ（約１μｓｅｃ程度）である。フラッシュランプを光源に用いることにより閃光の発光時間内で、後述する撮像素子２０に対する必要積算光量を十分確保できると共に、光源から余計な発熱を生じさせないようにすることができるようになっている。
【００１９】
照明装置２９の光源であるフラッシュランプの光量は、撮像素子２０で検出される光量に基づいて、ＦＩＡ演算ユニットＦＩＡＵで計算され、最適光量値に制御される。フラッシュランプの発光時間は上記のように極めて短いので、ウエハステージＷＳを移動中に撮像を行う場合であっても、フラッシュランプの発光時間中に、ウエハステージＷＳは静止しているとみなすことができる。即ち、ウエハＷＳを最大速度（例えば、１ｍ／ｓｅｃ）で移動した場合であっても、１μｓｅｃの発光時間で、撮像素子２０上での移動は２〜３ピクセル（画素）程度と考えられ、静止しているとみなすことができる。
【００２０】
照明装置２９からの計測光ＭＬは、例えば、図７に示されるような分配型の光ファイバ１１を介して均等に分配されて各センサＡＳ，ＳＳに同時に供給される。図６において、照明装置２９から光ファイバ１１を介して供給された計測光ＭＬは、コリメータレンズ１２によって平行光に変換され、ハーフミラー１３で反射された後、ミラー１４で反射され、対物レンズ１５で集光されて、ウエハＷ上のアライメントマークＡＭ又はウエハステージＷＳ上のステージマークＳＭを含む領域を落射照明する。アライメントマークＡＭ又はステージマークＳＭを含む領域からの反射光は、対物レンズ１５を介してミラー１４によって反射された後、ハーフミラー１３を透過してレンズ系１６によって指標板１７上に結像される。この指標板１７には、アライメントマークＡＭ又はステージマークＳＭの位置情報を計測する際の基準となる指標マークが形成されている。指標板１７は対物レンズ１５とレンズ系１６とによってウエハＷの表面又はウエハステージＷＳのステージマークＳＭが配置された面と共役に配置される。アライメントマークＡＭ又はステージマークＳＭの像と指標マークとは、リレー系１８，１９を介して撮像素子２０の撮像面に結像する。撮像素子２０としては、例えば二次元ＣＣＤ（Charge Coupled Device）が用いられる。撮像素子２０は、同図では１つ示したが、Ｘ方向計測用の撮像素子とＹ方向計測用の撮像素子の２つが設けられる場合もある。
【００２１】
撮像素子２０は撮像面に結像した光学像を電気信号に変換する。撮像素子２０の撮像面には入射した光を受光して電気信号に変換する受光素子が配列されている。撮像素子２０は配列された受光素子を順次走査することにより撮像面に入射する像を画像信号に変換する。撮像素子２０から出力される画像信号はＦＩＡ演算ユニットＦＩＡＵへ出力される。撮像素子２０が物理的又は電気的なシャッターを備えている場合には、該シャッターを開いた状態にしておき、フラッシュランプを発光させることにより、各センサＡＳ，ＳＳの撮像素子２０において、同一の時点における画像を取り込むことができる。なお、このようなフラッシュランプによる閃光を計測光として用いるのは、各センサＡＳ，ＳＳが備えるシャッターの開閉制御で、同一時点における画像を取り込むことは、容易ではないと考えられるからである。また、照明装置２９からの各センサＡＳ１，ＡＳ２，ＡＳ３，ＳＳ１，ＳＳ２への計測光の分配供給は、上述したような分配型の光ファイバで行う必要はなく、レンズやミラー等からなる分配光学系を用いて行うようにしてもよい。
【００２２】
次に、ＦＩＡ演算ユニットＦＩＡＵの構成について、図８に示すブロック図を参照して説明する。ＦＩＡ演算ユニットＦＩＡＵは、各センサＡＳ，ＳＳの撮像素子２０から出力される画像信号に対して種々の信号処理を施してアライメントマークＡＭ又はステージマークＳＳの位置情報を演算により求める。ＦＩＡ演算ユニットＦＩＡＵは、同図に示すように、増幅部（プリアンプ及びＡＧＣ（Automatic Gain Control：自動利得制御）部）２１、Ａ／Ｄ（アナログ・ディジタル）変換部２２、画像信号記憶部（メモリ）２３，２４、マーク位置演算部２５、ステージ位置演算部２６、ＦＩＡ制御部２７、及びデータ記憶部（メモリ）２８を備えている。
【００２３】
増幅部２１のプリアンプは、撮像素子２０から出力される画像信号を予め設定された固定の増幅率で増幅する。増幅部２１のＡＧＣ部は、不図示のＡＧＣ回路によってその増幅率が制御され、プリアンプから出力される画像信号をＡ／Ｄ変換部２２による信号処理に最適な電圧範囲の画像信号に増幅する。Ａ／Ｄ変換部２２は、増幅部２１によって増幅された画像信号に対してＡ／Ｄ変換処理を施してディジタル信号に変換する。画像信号記憶部２３，２４は、ディジタル化された画像信号（ここでは、２次元信号）を記憶する。ＦＩＡ制御部２７は、主制御系ＣＮＴによる制御の下、このＦＩＡ演算ユニット２７を全体的に制御する。データ記憶部２８には、マーク計測の際にマーク位置演算部２５又はステージ位置演算部２６により行われる処理（例えば、テンプレートマッチング処理）に関するデータ（テンプレートデータ）、ＦＩＡ制御部２７が制御ないし処理を行う上で必要なデータ等が必要に応じて記憶され、あるいは予め記憶されている。また、データ記憶部２８には、ステージ位置演算部２６がステージ位置を求める際に用いる、後述する各ステージマークＳＭの基準位置（ステージマーク基準位置）を示す情報が、後述する処理を経て予め記憶されている。
【００２４】
マーク位置演算部２５又はステージ位置演算部２６は、テンプレートマッチング処理を行う場合には、データ記憶部２８に記憶された対応するテンプレートデータを用いて、画像信号記憶部２３又は２４に記憶されている画像信号に対してテンプレートマッチング処理を含む演算処理を行って、アライメントマークＡＭ又はステージマークＳＭの位置情報（アライメントマークＡＭ又はステージマークＳＭの中心と指標マークの中心とのＸ及びＹ方向におけるずれ量）を算出する。テンプレートマッチング処理では、画像信号記憶部２３，２４の２次元の画像信号を計測方向に直交する非計測方向に積算して、計測方向に関する１次元信号を算出し、計測方向に対応したテンプレートとマッチングする（相関性の高い）位置を求めて、アライメントマークＡＭ又はステージマークＳＭの当該計測方向における中心位置を求める。なお、テンプレートマッチング処理は、ここでは画像信号を１次元信号に変換したものについて行うものとしたが、２次元信号のまま行うようにしてもよいし、積算の方向や方法もこれと異なっていてもよい。
【００２５】
また、マーク位置演算部２５又はステージ位置演算部２６によるアライメントマークＡＭ又はステージマークＳＭの位置を求める際には、上述したテンプレートマッチング法以外に、左右が対称となる折り返し点を算出して中心位置とする折り返し自己相関法、あるいはアライメントマークＡＭ又はステージマークＳＭのエッジ位置を求めるエッジ位置検出法等を用いてもよい。スライス法は当該１次元信号の信号強度が最大値と最小値に対して一定の割合になる位置をエッジ位置と見なすものであり、最大傾斜法は当該１次元信号の微分値の絶対値が最大となる位置をエッジ位置とするものである。なお、ここでは、アライメントマークＡＭ又はステージマークＳＭの中心を求めるものとするが、これらを代表する点であればよく、必ずしも中心である必要はない。マーク位置演算部２５による演算結果（アライメントマークＡＭと対応する指標マークとのずれ量）はＦＩＡ制御部２７に送られる。ステージ位置演算部２６は、主制御系ＣＮＴから送られる画像取込時点（フラッシュ照明時点）でのレーザ干渉計ＩＭＳ（ここでは、Ｘ干渉計ＩＭＳ−Ｘ２と、Ｙ干渉計ＩＭＳ−Ｙを用いる）の出力（干渉計データＩＤＡ）とに基づき、ステージマークセンサＳＳ１，ＳＳ２が計測したステージマークＳＭがどのステージマークかを特定し、データ記憶部２８に記憶された当該特定されたステージマークＳＭに係る基準位置情報を読み込み、ステージマークＳＭの対応する指標マークからの各ずれ量と、該基準位置情報とに基づいて、アライメントマークＡＭの撮像時におけるステージ位置を算出して、これをＦＩＡ制御部２７に送る。
【００２６】
ＦＩＡ制御部２７は、マーク位置演算部２５による演算結果（各アライメントマークＡＭのこれらに対応する指標マークに対するずれ量）、及びステージ位置演算部２６による演算結果（各ステージマークＳＭのこれらに対応する指標マークに対するずれ量にステージマーク基準位置を加算した値、即ちウエハステージＷＳのステージ位置）に基づいて、各アライメントマークＡＭの所定の座標系における位置を算出し、主制御系ＣＮＴに出力する。各センサＡＳ１，ＡＳ２，ＡＳ３，ＳＳ１，ＳＳ２の位置関係（所定の基準からのオフセット）は、図示は省略しているが、ウエハステージＷＳ上に設けられた、基準マーク（フィジューシャルマーク）が形成された基準マーク板上の基準マークを各センサＡＳ１，ＡＳ２，ＡＳ３，ＳＳ１，ＳＳ２で順次計測することにより求められ、データ記憶部２８に予め記憶されている。なお、この基準マーク板を設けずに、ステージマーク板ＳＭＢＲ，ＳＭＢＬ上の何れかのステージマークＳＭを基準マークとして、この計測を行うようにしてもよい。
【００２７】
次に、ステージマークＳＭの基準位置を計測するステージマーク基準位置計測処理について、図９に示すフローチャートを参照して説明する。なお、図７も適宜に参照されたい。この処理は、この露光装置が最初に設置された後で露光処理を開始する前、あるいは露光装置のメンテナンスが行われた後で露光処理を開始する前に行われる。但し、定期的に、あるいは必要に応じて行うようにしてもよい。まず、ステージマークＳＭ１Ｒ，ＳＭ１Ｌがそれぞれ対応するステージマークセンサＳＳ１，ＳＳ２の撮像視野内に位置するように、ウエハステージＷＳを位置決めし（Ｓ１１）、レーザ干渉計ＩＭＳが射出する計測光の光路上の空気揺らぎが十分に収束するとともに、ウエハステージＷＳの停止動作に伴う振動が十分に収束するのを待って、画像信号を取り込むとともに、このときのレーザ干渉計ＩＭＳからの出力（干渉計データＩＤＡ）を取り込む（Ｓ１２）。この画像信号は、上述したように、ＦＩＡ演算ユニットＦＩＡＵのそれぞれ対応する画像信号記憶部２４，２４に記憶される。
【００２８】
ステージ位置演算部２６は、各画像信号記憶部２４，２４の画像信号について所定のテンプレートマッチング処理等を実施して、各ステージマークＳＭ１Ｒ，ＳＭ１Ｌの対応する指標マークからのずれ量を算出し、これをレーザ干渉計ＩＭＳの当該出力に加算して、これらを各ステージマークＳＭ１Ｒ，ＳＭ１Ｌの基準位置情報として、当該ステージマークＳＭ１Ｒ，ＳＭ１Ｌとの関係においてデータ記憶部２８に記憶させる（Ｓ１４）。次いで、全てのステージマークＳＭについての計測が終了したか否かを判断し（Ｓ１５）、この場合は終了していないので、Ｓ１１に戻って、次のステージマークＳＭ２Ｒ，ＳＭ２Ｌがそれぞれ対応するステージマークセンサＳＳ１，ＳＳ２の撮像視野内に位置するように、ウエハステージＷＳを位置決めし（Ｓ１１）、以下順次同様な処理を行って、全てのステージマークＳＭについての基準位置情報の計測が終了したならば、この処理を終了する。これにより、各ステージマークＳＭの位置関係が正確に計測され、データ記憶部２８に記憶保持されることになる。
【００２９】
なお、ここでは、この計測処理の時間短縮を図るため、ステージマークＳＭ１Ｒ〜ＳＭ９Ｒ，ＳＭ１Ｌ〜ＳＭ９Ｌの左右で対応するものを、これらに対応するステージマークセンサＳＳ１，ＳＳ２で同時に計測するようにしたが、一方のステージマークセンサ（例えば、ステージマークセンサＳＳ１）のみで、各列の全てのステージマークＳＭ１Ｒ〜ＳＭ９Ｒ，ＳＭ１Ｌ〜ＳＭ９Ｌを１個ずつ逐次計測するようにしてもよい。
【００３０】
次に、ウエハＷ上のアライメントマークＡＭの計測処理について、図１０に示すフローチャートを参照して説明する。ここでも、図７を適宜に参照されたい。この処理は、ウエハステージＷＳのウエハホルダＷＨ上にウエハＷが搭載される毎に、当該ウエハＷについての露光処理に先だって行われる処理である。まず、当該ウエハＷをウエハステージＷＳのウエハホルダＷＨ上にローディングし、図７に示すように、ウエハステージＷＳをアライメントマーク計測の初期位置に設定する（Ｓ２１）。
【００３１】
この状態から、ウエハステージＷＳの移動（ここでは、＋Ｙ方向への移動）を所定の一定速度で開始する（Ｓ２２）。レーザ干渉計ＩＭＳ（ＩＭＳ−ＹとＩＭＳ−Ｘ２）の出力に基づくウエハステージＷＳのＹ方向の位置が、アライメントマークＡＭ１，ＡＭ２，ＡＭ３のＹ方向の設計上の位置に到達したか否かを判断し（Ｓ２３）、到達していないと判断した場合（Ｎの場合）にはそのままウエハステージＷＳの移動を継続する。Ｓ２３で、到達したと判断した場合（Ｙの場合）には、照明装置２９によるフラッシュ照明を行うとともに、アライメントセンサＡＳ１，ＡＳ２，ＡＳ３の撮像素子２０からの画像信号、及びステージマークセンサＳＳ１，ＳＳ２の撮像素子２０からの画像信号を取り込む（Ｓ２４）。これらの画像信号は、対応する画像信号記憶部２３，２４にそれぞれ記憶される。次いで、マーク位置演算部２５は、画像信号記憶部２３に記憶された画像信号のそれぞれについて、所定のテンプレートマッチング処理等を実施して、各アライメントマークＡＭ１，ＡＭ２，ＡＭ３の対応する指標マークからのずれ量（Ｘ方向のずれ量、Ｙ方向のずれ量）をそれぞれ算出し、ＦＩＡ制御部２７に送る（Ｓ２５）。
【００３２】
また、ステージ位置演算部２６は、画像信号記憶部２４に記憶された画像信号のそれぞれについて、所定のテンプレートマッチング処理等を実施して、このときのステージマーク（ここでは、何れのステージマークを計測したかは不明）の対応する指標マークからのずれ量（Ｘ方向のずれ量、Ｙ方向のずれ量）をそれぞれ算出し、これらの画像取込時点（フラッシュ照明時点）でのレーザ干渉計ＩＭＳの出力（干渉計データＩＤＡ（Ｘ，Ｙ座標））に基づき、ステージマークセンサＳＳ１，ＳＳ２が計測したステージマークがどのステージマークであるかを特定する。ここでは、ステージマークセンサＳＳ１，ＳＳ２が計測したステージマークは、図１１に示すように、ステージマークＳＭ３Ｒ，ＳＭ３Ｌと特定されるものとする。ステージ位置演算部２６は、ステージマークＳＭ３Ｒ，ＳＭ３Ｌについてデータ記憶部２８に記憶された基準位置情報を読み込み、ステージマークＳＭ３Ｒ，ＳＭ３Ｌの対応する指標マークからの各ずれ量を、該基準位置情報に加算して、これらの平均を、アライメントマークＡＭ１，ＡＭ２，ＡＭ３の撮像時のステージ位置として、これをＦＩＡ制御部２７に送る（Ｓ２６）。
【００３３】
ＦＩＡ制御部２７は、マーク位置演算部２５から送られた各アライメントマークＡＭ１，ＡＭ２，ＡＭ３の対応する指標マークからのずれ量と、ステージ位置演算部２６から送られたステージ位置と、データ記憶部２８に記憶されたセンサ間オフセットとに基づいて、各アライメントマークＡＭ１，ＡＭ２，ＡＭ３の所定の座標系における位置を求め、これらを主制御系ＣＮＴに送る（Ｓ２７）。次いで、全てのアライメントマークＡＭについての計測が終了したか否かを判断し（Ｓ２８）、この場合は終了していないので、Ｓ２３に戻って、次のアライメントマークＡＭ４，ＡＭ５，ＡＭ６について同様の処理を行い、さらに次のアライメントマークＡＭ７，ＡＭ８，ＡＭ９について同様の処理を行う。全てのアライメントマークＡＭ１〜ＡＭ９の計測が終了したならば、ウエハステージＷＳの移動を停止し、この処理を終了する。なお、ここでは、簡単のため、ステージマークＡＭ３Ｒ，ＳＭ３Ｌの計測結果の平均をもってステージ位置と擬制したが、ステージマークＡＭ３Ｒ，ＳＭ３Ｌの計測結果から得られるウエハステージＷＳのローテーション（Ｚ軸周りの回転）に基づいて、各アライメントマークＡＭの位置を補正することが、より高精度な計測結果を得るために好ましい。
【００３４】
なお、上述した説明において、ＦＩＡ制御部２７では、マーク位置演算部２５から送られたアライメントマークＡＭの対応する指標マークからのずれ量を、ステージ位置演算部２６から送られるステージ位置に加算して、アライメントマークＡＭの所定の座標系における位置を求めることになるが、これと異なる処理を行うようにしてもよい。例えば、従前の処理においては、ＦＩＡ制御部２７で、マーク位置演算部２５から送られるアライメントマークＡＭの対応する指標マークからのずれ量を、レーザ干渉計ＩＭＳからの当該マーク検出時の出力に加算して、アライメントマークＡＭの位置（即ち、レーザ干渉計ＩＭＳの空気揺らぎ等に基づく誤差を含む位置であり、以下、これを補正前位置という）を求めるようにしていた。この従前の処理になるべく変更を加えないようにするため、ステージ位置演算部２６において、当該基準位置情報にステージマークＳＭの対応する指標マークからのずれ量を加算したものから、レーザ干渉計ＩＭＳの当該マーク検出時の出力を減算することにより、ウエハステージＷＳの当該マーク検出時の実際の位置に対する、レーザ干渉計ＩＭＳの出力の位置誤差（空気揺らぎ等による誤差）を求め、この位置誤差を補正値としてＦＩＡ制御部２７に送るようにする。そして、ＦＩＡ制御部２７において、当該補正前位置を当該補正値で補正して、各アライメントマークＡＭの所定の座標系における位置を求め、これらを主制御系ＣＮＴに送るようにしてもよい。
【００３５】
次に、本発明に係る露光装置の全体動作について、図１２を参照して説明する。まず、レチクルＲ及びウエハＷを、各々レチクルステージＲＳ及びウエハステージＷＳ上に搬送し、各ステージ上に載置し支持する。この際、ウエハＷは、ウエハＷに形成されたオリエンテーション・フラット又はノッチ等を用いて、ウエハステージＲＳに対して位置合わせ（プリアライメント処理）をした後、ウエハホルダＷＨを介してウエハステージＷＳ上に保持される（Ｓ３１）。次いで、ウエハＷの位置及び姿勢を比較的に低精度で計測するサーチアライメントが行われた後（Ｓ３２）、ウエハＷ上のショット配列を正確に計測する、比較的に高精度で計測するファインアライメントが行われる（Ｓ３３）。上述したマーク計測処理（図１０）は、主としてファインアライメントに適用する場合を想定して説明したが、サーチアライメントに適用し、あるいは双方に適用することも可能である。
【００３６】
これにより、各アライメントマークＡＭ１〜ＡＭ９の所定の座標系における位置情報が得られる。主制御系ＣＮＴは各アライメントマークＡＭ１〜ＡＭ９の位置情報と、ウエハＷ上に設定されたショット領域の設計上の位置情報とに基づいてＥＧＡ（エンハンスト・グローバル・アライメント）演算を行い、ウエハＷ上に設定された全てのショット領域の配列の規則性を統計的な手法で決定する（Ｓ３４）。
【００３７】
以上の処理が終了すると、主制御系ＣＮＴはＥＧＡ演算により求められた配列情報に基づいて、ステージ駆動系ＷＤＲを介して、ショット領域の中心と投影光学系ＰＬの光軸ＡＸとが一致するようにウエハステージＷＳを駆動させる。これにより、ウエハＷのショット領域の正確な露光領域への合わせ込み、即ちウエハＷの正確な位置決めが行われる（Ｓ３５）。次いで、この状態で照明光学系ＩＬからの露光光ＥＬをレチクルＲに照射し、レチクルＲに形成されたパターンの像を投影光学系ＰＬを介して露光領域に配置されたショット領域へ転写する（Ｓ３６）。次いで、ウエハＷ上の全てのショット領域への露光処理が終了したか否かを判断し（Ｓ３７）、終了していないと判断された場合（Ｎの場合）には、Ｓ３５に戻ってウエハステージＷＳの位置決めを順次行いつつ、露光処理を順次行い、Ｓ３７で全てのショット領域について露光処理が終了したと判断された場合（Ｙの場合）には、ウエハＷをウエハステージＷＳからアンローディングした後、一連の処理を終了する。
【００３８】
本実施形態によれば、複数のアライメントセンサＡＳ１，ＡＳ２，ＡＳ３を並列的に設けて、一度に複数個（３個）のアライメントマークＡＭを計測できるようにしたので、アライメントマークの計測に要する時間を短縮することができる。また、ウエハステージＷＳを一方向（Ｙ方向）に連続的に移動しつつ、各アライメントセンサＡＳ１，ＡＳ２，ＡＳ３及び各ステージマークセンサＳＳ１，ＳＳ２に適宜なタイミングで同時に閃光を供給して、各センサ間で同じタイミングで画像の取り込みを行うようにしたので、ウエハステージＷＳを停止することなく、アライメントマークＡＭを計測することができ、これによってもアライメントマークの計測に要する時間を短縮することができる。更に、ウエハステージＷＳ上に配列的に設けられたステージマークＳＳを、アライメントセンサＡＳ１，ＡＳ２，ＡＳ３とは別に設けたステージマークセンサＳＳ１，ＳＳ２により計測するようにしたので、ウエハステージＷＳを停止させずにアライメントマークの計測を行うことに伴うレーザ干渉計ＩＭＳの空気揺らぎ等による誤差を解消することができ、精度の高い検出が可能である。従って、アライメントマークＡＭの計測の高速化及び高精度化を両立的に達成することができ、ウエハＷ（ショット領域）の位置決め精度、露光精度（パターンの重ね合わせ精度）を向上することができ、ひいては、高品質、高密度、高精度、高信頼なマイクロデバイス等を高いスループットで製造することができる。
【００３９】
なお、上述した実施形態は、各センサＡＳ１，ＡＳ２，ＡＳ３，ＳＳ１，ＳＳ２は、全て同一の構成のものを用いるものとして説明しているが、例えばアライメントセンサＡＳ１，ＡＳ２，ＡＳ３とステージマークセンサＳＳ１，ＳＳ２とは、異なる構成のものを用いてもよい。特に、ステージマークＳＳは、計測上明瞭で劣化が少ないため、プロセス処理を経て劣化することの多いアライメントマークＡＭを計測する場合と比較して、高精度な計測が見込まれるので、コストの低減やその他の観点から、ステージマークセンサＳＳ１，ＳＳ２として、アライメントセンサＡＳ１，ＡＳ２，ＡＳ３よりも低倍率のものを採用し、あるいはセンサが備える検出光学系（１２〜１９）の収差条件や撮像素子２０の解像度が劣るものを採用することも可能である。アライメントセンサＡＳ１，ＡＳ２，ＡＳ３間で、あるいはステージマークセンサＳＳ１，ＳＳ２間で異ならせてもよい。
【００４０】
また、上述した実施形態では、各センサＡＳ１，ＡＳ２，ＡＳ３，ＳＳ１，ＳＳ２は、全て同一のＦＩＡ(Field Image Alignment)方式（画像処理方式）のものを用いるものとして説明しているが、例えばアライメントセンサＡＳ１，ＡＳ２，ＡＳ３とステージマークセンサＳＳ１，ＳＳ２とは、異なる方式のものを用いてもよい。例えば、アライメントセンサＡＳ１，ＡＳ２，ＡＳ３として、ＬＳＡ(Laser Step Alignment)方式、ＬＩＡ(Laser Interferometric Alignment)方式、あるいはＷＯ９８／３９６８９に開示されているような二重回折格子方式のセンサを用い、ステージマークセンサＳＳ１，ＳＳ２として、ＦＩＡ方式のセンサを用いてもよい。アライメントセンサＡＳ１，ＡＳ２，ＡＳ３間で、あるいはステージマークセンサＳＳ１，ＳＳ２間で異ならせてもよい。ＦＩＡ方式以外の方式で、全てのセンサＡＳ１，ＡＳ２，ＡＳ３，ＳＳ１，ＳＳ２で同一の方式のものを用いてもよい。
【００４１】
なお、ＬＳＡ方式のセンサは、レーザ光をマークに照射し、回折・散乱された光を利用してそのマークの位置を計測するセンサである。ＬＩＡ方式のセンサは、回折格子状のマークに、僅かに波長が異なるレーザ光を２方向から照射し、その結果生ずる２つの回折光を干渉させ、この干渉光の位相からマークの位置情報を検出するセンサである。二重回折格子方式のセンサは、回折格子状のマークに垂直にレーザ光を照射し、その結果生ずる±ｎ次同士の回折光を、参照格子上で再回折させた光を利用してマークの位置を検出するセンサである。センサＡＳ１，ＡＳ２，ＡＳ３，ＳＳ１，ＳＳ２として、これらの方式のセンサを用いる場合には、ウエハＷに形成されるアライメントマークＡＭ又はウエハステージＲＳに設けられるステージマークＳＭは、採用する方式に対応した構成のものを用いることになる。
【００４２】
図１３は本発明の他の実施形態を示す図である。上述した実施形態では、ステージマークとして十字マークを用い、各センサＡＳ１，ＡＳ２，ＡＳ３，ＳＳ１，ＳＳ２に計測光を供給する照明装置２９の光源として、フラッシュ光源を採用したものについて説明した。これに対し、他の実施形態では、ステージマークとして、同図に示すようなＸ方向に延びるパターンをＹ方向に一定間隔で複数配列したライン・アンド・スペースマークを用い、ステージマークセンサＳＳ１，ＳＳ２に計測光を供給する照明装置２９の光源として、連続光を射出する光源を採用している。ステージマークセンサＳＳ１，ＳＳ２としては、ライン・アンド・スペースパターンのライン部又はスペース部の幅（Ｙ方向の寸法）に相当するスリット状の開口（アパーチャ）を有する光量検出センサを用いる。光量検出センサから出力される連続波形に基づいてウエハステージＷＳのＹ方向の位置を連続的に計測することができ、ウエハステージＷＳの移動を停止することなくＹ方向に移動しながら、アライメントマークを計測する場合に、レーザ干渉計ＩＭＳの計測値を用いる必要がないので、レーザ干渉計ＩＭＳを用いることによる空気揺らぎ等に伴う誤差が問題となることはなく、アライメントマークを高速且つ高精度計測することが可能となる。
【００４３】
以上説明した実施形態は、本発明の理解を容易にするために記載されたものであって、本発明を限定するために記載されたものではない。したがって、上記の実施形態に開示された各要素は、本発明の技術的範囲に属する全ての設計変更や均等物をも含む趣旨である。例えば、図７に示したものでは、Ｙ方向に沿うステージマークＳＭをＸ方向に離間して２列設けたが、１列でもよいし、３列以上であってもよい。この場合、ステージマークセンサは、ステージマークの列の数に応じて設けられる。また、上述した実施形態では、アライメントセンサＡＳ１，ＡＳ２，ＡＳ３は、固定的に設けるものとして説明したが、ウエハＷ上のショット配列あるいはショット領域の大きさの変化に伴うアライメントマークの位置の変化に応じて、各アライメントセンサＡＳ１，ＡＳ２，ＡＳ３の位置をＸ方向に可変とすることができる。さらに、アライメントセンサの数も３つに限られず、１つ若しくは２つ又は４つ以上であってもよい。また、各アライメントセンサＡＳ１，ＡＳ２，ＡＳ３及びステージマークセンサＳＳ１．ＳＳ２は、Ｘ方向に沿って直線的に配列したものを例示したが、Ｙ方向に位置が異なっていてもよい。また、アライメントマークの計測方向は、Ｙ方向に限られず、Ｘ方向や斜めの方向であってもかまわない。この場合には、ステージマークは、この計測方向に沿って設けられることになる。
【００４４】
また、本発明は、ステップ・アンド・スキャン方式の露光装置以外にステップ・アンド・リピート方式の露光装置、ステップ・アンド・スティッチ方式等の露光装置に適用することが可能である。また、半導体素子、液晶表示素子の製造に用いられる露光装置だけでなく、プラズマディスプレイ、薄膜磁気ヘッド、及び撮像素子（ＣＣＤなど）の製造にも用いられる露光装置、並びにレチクル又はマスクを製造するために、ガラス基板又はシリコンウエハなどに回路パターンを転写する露光装置にも本発明を適用できる。さらに、投影光学系と基板との間に純水等の液体を満たした状態で露光する液浸方式の露光装置にも適用可能である。即ち、本発明は、露光装置の露光方式や用途等に関係なく適用可能である。
【００４５】
なお、前述した本発明の実施形態に係る露光装置（図１）は、照明光学系ＩＬ、レチクルステージＲＳ、レチクルベースＲＢ、及びレチクル駆動系ＲＤＲを含むレチクルアライメント系、ウエハホルダＷＨ、ウエハステージＷＳ、移動鏡Ｍ、及びレーザ干渉計ＩＭＳを含むウエハアライメント系、投影光学系ＰＬ等の図１に示された各構成要素が電気的、機械的、又は光学的に連結して組み上げられた後、総合調整（電気調整、動作確認等）をすることにより製造される。なお、露光装置の製造は、温度及びクリーン度等が管理されたクリーンルームで行うことが望ましい。
【００４６】
本発明の実施形態に係る露光装置を使用したデバイスの製造は、まず、設計ステップにおいて、デバイスの機能設計（例えば、半導体デバイスの回路設計等）を行い、その機能を実現するためのパターン設計を行う。引き続き、マスク製作ステップにおいて、設計した回路パターンを形成したマスクを製作する。一方、ウエハ製造ステップにおいて、シリコン等の材料を用いてウエハを製造する。次に、ウエハプロセスステップにおいて、上記ステップで用意したマスクとウエハを使用して、リソグラフィ技術によってウエハ上に実際の回路等を形成する。次いで、組立ステップにおいて、処理されたウエハを用いてチップ化する。この組立ステップには、アッセンブリ工程（ダイシング、ボンディング）、パッケージング工程（チップ封入）等の工程が含まれる。最後に、検査ステップにおいて、作製されたデバイスの動作確認テスト、耐久性テスト等の検査を行う。こうした工程を経た後にデバイスが完成し、これが出荷される。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本発明の実施形態に係る露光装置の全体構成を示す図である。
【図２】本発明の実施形態に係るウエハの上面図である
【図３】本発明の実施形態に係るアライメントマーク又はステージマークの一例を示す図である。
【図４】本発明の実施形態に係るアライメントマーク又はステージマークの他の例を示す図である。
【図５】本発明の実施形態に係るアライメントマーク又はステージマークの更に他の例を示す図である。
【図６】本発明の実施形態に係るアライメントセンサ又はステージマークセンサの概略構成を示す正面図である。
【図７】本発明の実施形態に係るウエハステージの構成並びにアライメントセンサ及びステージマークセンサの配置を示す平面図である。
【図８】本発明の実施形態に係るＦＩＡ演算ユニットの概略構成を示すブロック図である。
【図９】本発明の実施形態に係るステージマークの基準位置計測処理を示すフローチャートである。
【図１０】本発明の実施形態に係るアライメントマークの計測処理を示すフローチャートである。
【図１１】本発明の実施形態に係るアライメントマーク計測中のウエハステージとアライメントセンサ及びステージマークセンサとの相対関係を示す平面図である。
【図１２】本発明の実施形態に係る露光処理の全体の流れを示すフローチャートである。
【図１３】本発明の他の実施形態に係るウエハステージの構成並びにアライメントセンサ及びステージマークセンサの配置を示す平面図である。
【符号の説明】
【００４８】
ＩＬ…照明光学系、Ｒ…レチクル、ＥＬ…露光光、ＰＬ…投影光学系、Ｗ…ウエハ、ＷＳ…ウエハステージ、ＣＮＴ…主制御系、ＡＳ１，ＡＳ２，ＡＳ３…アライメントセンサ、ＳＳ１，ＳＳ２…ステージマークセンサ、ＡＭ（ＡＭ１〜ＡＭ９）…アライメントマーク、ＳＭ（ＳＭ１Ｒ〜ＳＭ９Ｒ、ＳＭ１Ｌ〜ＳＭ９Ｌ）…ステージマーク、ＦＩＡＵ…ＦＩＡ演算ユニット、１１…分配光ファイバ、２０…撮像素子、２３，２４…画像信号記憶部、２５…マーク位置演算部、２６…ステージ位置演算部、２７…ＦＩＡ制御部、２８…データ記憶部、２９…照明装置（フラッシュ光源）。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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